7/25/2019 Tranzistorul 1 New

1/10

Tranzistorul bipolar1.

Introducere

Semiconductor eterogen dotat cu impuriti astfel nct se formeaz

doujonciuni pn.- regiunea din mijloc foarte ngust pLd

7/25/2019 Tranzistorul 1 New

2/10

2.

Procese fizice

Tranzistorul este de tip P+NP+, funcionnd n RAN.

Fenomene fizice:

a) jonciunea EB este polarizat direct: golurile din emitor trec n

baz, dar , puine goluri se recombin, cele mai multe ajung la

colector; acesta este polarizat invers, este un cmp electric puternic care

favorizeaztrecerea golurilor n colector.

pLd

7/25/2019 Tranzistorul 1 New

3/10

3. Ecuaii de funcionare

Ipoteze simplificatoare

- model unidimensional;

- concentraii constante de impuriti;- grosimile zonelor neutre ale E i C >> lungimile de difuzie;

- nivele mici de injecie (conc. purttori injectai >

7/25/2019 Tranzistorul 1 New

4/10

xqD

jpxp

p

p )0()0()( = (variaie liniar);

Se calculeaz: wqD

jpwp

p

p )0()0()( = i rezult:

[ ])()0()0( wppw

qDj

p

p = sau:

= kTCqu

kTEqu

np

p eew

pqDj )0(

Pentru RAN:q

kTuu CC >>< ,0

kT

Equ

np

p ew

pqDj =)0(

Dac Cu w efect de modulaie a grosimii bazei (ceea ce duce la

ideea de reacie internn tranzistor).

Etapa II:Se calculeaz curentul de recombinare pornind de la ecuaia de

continuitate, n regim staionar:

0)(1

=

=

dx

xdj

q

pp

t

p p

p

n

sau:

[ ] 0)(

)( =+dx

xdjpxp

q pn

p Se integreazpe toatlungimea bazei:

[ ] 0)()(00

=+ w

p

w

n

p

xdjdxpxpq

Dar:

Rezult:rpp

w

p jjwjxdj == )0()()(0

4

7/25/2019 Tranzistorul 1 New

5/10

[ ]

[ ] ==

=

==

2

00

)0(

2

1

)0(

)0()0()(

wqD

jq

wpp

q

dxxqD

jpp

qdxpxp

qj

p

p

pn

p

w

p

p

n

p

w

n

p

r

=

kT

Cqu

kT

Equ

np

p

nkT

Equ

n

p

eew

pqD

qD

wpep

qw

2

1

+= kT

Cqu

kT

Equ

kT

Equ

p

n eeeqwp

2

1

2

11

Rezult:

+= 22kT

Cqu

kT

Equ

p

nr eewqpj

Pentru RAN: kTEqu

p

nr e

D

wqpj

2 .

Etapa III:- curentul local de electroni la jonciunea emitor-baz:

= 1)0( kT

Equ

n

pn

n e

L

nqDj

Etapa IV:- curentul propriu la jonciunea colector-baz (ca la o jonciune PN

polarizatinvers, dar cu zona P subirew):

+= 1

'

''

kT

qu

n

pnnp

co

C

eL

nqD

w

pqDj (colectorul este dopat

diferit cu impuriti n comparaie cu emitorul);

+= '

''

n

pnnpco

LnqD

wpqDj pentru RAN

(pentru s-a luat semnul corelat cu semnul curentului de colector).coj

Dac este aria seciunilor transversale ale jonciunilor, curenii vor

fi:

5

7/25/2019 Tranzistorul 1 New

6/10

(0) (0)E p ni A j j = +

( ) (0)C p co p r coi A j w j A j j j = + = +

C [ ](0)B n r co Ei A j j j i i= + =Se observ:

coEocoEtcoptcopC iiiiiiiwii +=+=+=+= )0()(

- relaia fundamentala tranzistorului.22

02

11

2

11

1

1

+

pp

n

np

p

n

n

L

w

L

w

L

w

L

w

0 este factorul de curent al tranzistorului n conexiunea BC. Valorile tipice

sunt apropiate de 1 dar mai mici dect 1.

4. Caracteristicile statice ale TBIP

a) caracteristicile statice (n general)

caracteristica de transfer o mrime de ieire n funcie de omrime de intrare: - sau i cu parametru)(0 ivv )( io v ii sau

- v sau i cu parametru ;)(0 ii )( io i iv

caracteristica de ieire o mrime de ieire n funcie decealaltmrime de ieire cu parametru o mrime de intrare:

- i cu parametru)( oo v ii sau v sau - v cu parametru sau ;i )( oo i ov ii

caracteristica de intrare o mrime de intrare n funcie decealaltmrime de intrare cu parametru o mrime de ieire:

6

7/25/2019 Tranzistorul 1 New

7/10

- cu parametru sau ; - cu parametru sau .)( ii vi ov oi )( ii iv ov oi

b) caracteristicile statice ale TBIP n conexiunea BC

caracteristica de ieire.

)(ctiCCC E

uii=

=

coEoC iii +=

Observaii:

- caracteristici aproape orizontale, abaterea provenind de la variaia lui

i a luicoi 0 cu tensiunea prin intermediul lui ;Cu w

- caracteristici aproape echidistante la creteri egale ale curentului de

emitor provenind de la variaia lui 0 cu curentul de emitor (colector);

- anularea curentului de colector se face pentru tensiuni de colector

pozitive, mici i foarte apropiate ca valoare pentru diferite valori ale

curentului de emitor.

Regimuri de funcionare:

- regiunea de blocare (tiere), pentru 0Ei ;- regiunea activnormal;

- regiunea de saturaie.

7

7/25/2019 Tranzistorul 1 New

8/10

caracteristica de intrare.

)(ctuEEE C

uii=

=

Relaii:

kT

qu

npkT

qu

kT

qu

np

E

ECE

ew

pqDAee

w

pqDAi

= (pentru RAN)

Observaii:- caracteristica exponenial;

- pentru , caracteristica trece prin origine;0=Cu

- influena lui este mic, prin intermediul lui w;Cu

Model PNP

8

7/25/2019 Tranzistorul 1 New

9/10

- la intrare, tranzistorul poate fi modelat n cea mai simplformcu o

tensiune de prag, , cu valori tipice de 0,2 V pentru Ge i 0,6 V pentru

Si; curentul de bazeste stabilit de circuitul exterior;

BEV

- n colector, tranzistorul este modelat printr-un generator de curent

comandat de curentul din baz; de cele mai multe ori se folosete egalitatea, care presupune c relaia pentru curentul de colector devine:EC ii

BC ii 0= prin neglijarea curentului rezidual, .coi

c) caracteristicile statice ale TBIP n conexiunea EC

.)'(

ctiCCC Buii

==) caracteristica de ieEire

Relaii:

coEoC iii += BCE iii +=

Se elimin i rezult:Ei

0

00

1

=ceoBC iii += 0 cu (factorul de curent al

tranzistorului n conexiune EC) i

01

= coceoi

i .

9

7/25/2019 Tranzistorul 1 New

10/10

Observaii:- caracteristicile trec printr-un punct foarte apropiat de origine;

- caracteristicile nu sunt echidistante deoarece dependena de curentul

de colector a factorului de curent n conexiune EC este mai mare dect n

cazul conexiunii BC.

Caracteristica de intrare.'

)'('ctuBBB C

uii=

=

Relaii:

( ) coEcoEECEB iiiiiiii === 00 1

Observaii:

- carateristicile nu trec prin origine;

- tensiunea are o influenmic.Cu'

10